共轨直喷式柴油机的微藻甲醇燃烧分析



共轨直喷式柴油机的微藻甲醇燃烧分析

研究了生物柴油的性能，以及油甲酯石油柴油混合物对直接喷射柴油机的影响。共混物来源于海洋微生物和废食用油。试验采用一台4缸涡轮增压共轨直喷柴油机，4种负荷条件分别为满荷的25%、50%、75%和100%。微藻油甲醇和废食用油甲醇的共混物与石油柴油混合物进行了对比。对不同发动机负荷情况下微藻混合燃料产生的影响进行了评估。评估是通过测量发动机性能而实现的，即测量发动机的平均有效压力（IMEP）、制动平均有效压力（BMEP）、缸内压力、最大压力上升率、有效燃油消耗率（BSFC）、有效热效率（BTE）、热释放速率和气体排放（NO、NOx和UHC）。使用20%废食用油得到的结果与使用石油柴油得到的结果进行比较分析。此外，对燃料的物理性质和化学性质进行了测定。与石油柴油相比较，微藻甲醇的应用能够减少瞬时气缸压力和发动机的输出扭矩。微藻甲基酯共混物较低的热值增加了BSFC，但在高负荷条件下能够将BTE降低4%。在低负荷条件下，使用微藻和使用废食用油甲基酯共混物时，IMEP和BMEP都会有轻微的减小。此外，与石油柴油相比，使用生物柴油混合物时，NO和NOx的排放量都有所增加。在全负荷时，使用50%微藻共混物时，NO 和NOx的排放量增加了22%。使用石油柴油和使用20%废食用油甲酯时的UHC排放量相似。但是在所有发动机运行条件下，使用微藻油甲酯或石油柴油混合物时，UHC的排放量至少要减少50%。

将微藻生物柴油共混物应用于现代柴油机中，并与另一种由废食用油和石油柴油组成的共混物进行了对比，结果如下。①微藻脂肪酸甲基酯的物理性质和化学性质符合生物柴油标准ASTM 6571-12和EN 14214。②与石油柴油相比，微藻甲基酯共混物产生略低的气缸压力，压力上升速率增加。微藻甲基酯共混物产生的IMEP和BMEP也略有减小，尤其是在75%发动机负荷条件下，这可能与微藻甲基酯共混物的低热值和高粘度有关。而共混物的高粘度会使发动机的摩擦损失有所减少。③50%微藻生物柴油共混物的燃油消耗与100%微藻生物柴油相比，增加了9.3%。这种减少是由于微藻甲酯的热值比石油柴油共混物的热值小11%。由于较高的油耗，所有生物柴油共混物的BTE都有所降低。④热释放速率是在燃烧过程中以热的形式释放出来的净能量，因此其是评价内燃机燃料实用性的一个关键参数。大多数生物柴油的测试结果与石油柴油相比并无明显差别，但废食用油是一个例外，其在满负荷条件下评价指标都稍高。⑤与石油柴油相比，使用生物柴油时，发动机NOx的排放量有所增加，但UHC的排放量大幅度减少。

刊名：Fuel（英）

刊期：2015年第143期

作者：Muhammad Aminul Islam et al

编译：王维